Номер 2, страница 122, часть 2 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

• 2. Смесь из 10 л этилена и 15 л водорода (н.у.) пропустили над нагретым никелевым катализатором. Ответьте на вопросы:

1) Сколько литров водорода осталось в избытке?

2) Какой объем этана образовался?

3) Каков будет объем газовой смеси после реакции?

Ответ: 1) 5 л, г) 10 л, 3) 15 л.

Дано:

$V(C_2H_4) = 10$ л

$V(H_2) = 15$ л

Условия: н.у. (нормальные условия)

Найти:

1) $V_{ост}(H_2)$ - ?

2) $V(C_2H_6)$ - ?

3) $V_{смеси\_после}$ - ?

Решение:

Запишем уравнение реакции гидрирования этилена (присоединения водорода к этилену) в присутствии никелевого катализатора:

$C_2H_4 + H_2 \xrightarrow{Ni, t} C_2H_6$

Все вещества в данной реакции — газы. Согласно закону объемных отношений Гей-Люссака, объемы вступающих в реакцию и образующихся в ее ходе газов (при одинаковых условиях) соотносятся друг с другом как их стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции.

Из уравнения реакции следует, что соотношение объемов реагентов и продукта составляет:

$V(C_2H_4) : V(H_2) : V(C_2H_6) = 1 : 1 : 1$.

Это означает, что 1 объем этилена реагирует с 1 объемом водорода, образуя 1 объем этана.

Определим, какой из реагентов находится в недостатке, а какой — в избытке. По уравнению, для реакции с 10 л этилена требуется такой же объем водорода:

$V_{прореаг}(H_2) = V(C_2H_4) = 10$ л.

По условию задачи, у нас есть 15 л водорода. Поскольку $15 \text{ л} > 10 \text{ л}$, водород взят в избытке, а этилен является лимитирующим реагентом и прореагирует полностью. Все дальнейшие расчеты ведем по этилену.

1) Сколько литров водорода осталось в избытке?

Объем избыточного водорода — это разница между его начальным объемом и объемом, вступившим в реакцию.

$V_{ост}(H_2) = V_{нач}(H_2) - V_{прореаг}(H_2) = 15 \text{ л} - 10 \text{ л} = 5$ л.

Ответ: 5 л.

2) Какой объем этана образовался?

Объем образовавшегося этана рассчитываем по объему лимитирующего реагента (этилена). Согласно объемному соотношению 1:1:

$V(C_2H_6) = V(C_2H_4) = 10$ л.

Ответ: 10 л.

3) Каков будет объем газовой смеси после реакции?

После завершения реакции газовая смесь будет состоять из продукта реакции (этана) и избытка второго реагента (водорода). Этилен израсходуется полностью.

Общий объем смеси после реакции — это сумма объема образовавшегося этана и объема оставшегося водорода.

$V_{смеси\_после} = V(C_2H_6) + V_{ост}(H_2) = 10 \text{ л} + 5 \text{ л} = 15$ л.

Ответ: 15 л.